本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于煤礦巷道的小直徑全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)所用圓周撐靴裝置。

背景技術(shù)：

目前硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)(tbm)已廣泛應(yīng)用于水利水電、交通、市政等工程中，所涉及硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)直徑較大，一般直徑在5米以上；而煤礦工程全斷面硬巖巷道掘進(jìn)基本上仍采用傳統(tǒng)的鉆爆法施工，施工效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、風(fēng)險(xiǎn)高。因此煤礦巷道從經(jīng)濟(jì)性、高效性、安全性以及硬巖掘進(jìn)機(jī)的下井和轉(zhuǎn)場(chǎng)等方面綜合考慮，要求煤礦巷道直徑小，一般直徑3米以下。由于需要強(qiáng)大的推進(jìn)力，方能保證硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)的正常推進(jìn)，傳統(tǒng)方式是通過兩個(gè)水平對(duì)稱的撐靴支撐在圍巖上提供摩阻力，但該結(jié)構(gòu)存在以下缺陷：首先是外形尺寸大，在直徑4.5米以下掘進(jìn)機(jī)中幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)(提供的摩阻力難以滿足掘進(jìn)時(shí)的推進(jìn)要求)，同時(shí)受下井罐籠尺寸限制，需要分塊下井轉(zhuǎn)場(chǎng)和安裝；其次單個(gè)撐靴面積大，受力不均勻，撐靴的表面易發(fā)生變形損壞；最后撐靴千斤頂受偏載很大，容易失穩(wěn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)中之不足，提供一種能增大撐靴與圍巖之間的摩阻力，提高支撐穩(wěn)定性的小直徑全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)所用圓周撐靴裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種小直徑全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)所用圓周撐靴裝置，用于盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)支撐于圍巖四周，具有圓筒狀的殼體，所述的殼體周壁均布有至少六個(gè)可伸出或縮回殼體外壁的撐靴，殼體內(nèi)安裝有對(duì)應(yīng)每個(gè)撐靴的液壓式千斤頂，所述撐靴與千斤頂活塞桿之間設(shè)置有具有增力效應(yīng)的連桿，所述的連桿兩端分別與撐靴和千斤頂?shù)幕钊麠U球形鉸接。

進(jìn)一步地，所述的殼體周壁均布有十個(gè)撐靴，所述的撐靴包括一體結(jié)構(gòu)的支撐部和連接部，對(duì)應(yīng)撐靴位置的殼體周壁上開設(shè)有容置支撐部伸縮的開口，撐靴的連接部與連桿通過球面滑動(dòng)軸承球形鉸接。

具體說，所述的連桿包括一體結(jié)構(gòu)呈l形相接的主動(dòng)桿和從動(dòng)桿，主動(dòng)桿長(zhǎng)度大于從動(dòng)桿長(zhǎng)度，主動(dòng)桿前端與千斤頂?shù)幕钊麠U通過球面滑動(dòng)軸承球形鉸接，從動(dòng)桿后端與撐靴的連接部通過球面滑動(dòng)軸承球形鉸接，主動(dòng)桿后端和從動(dòng)桿前端相接處與固定在殼體內(nèi)壁上的固定座通過球面滑動(dòng)軸承球形鉸接。

所述的殼體內(nèi)位于開口兩側(cè)分別固定有引導(dǎo)撐靴伸縮的導(dǎo)向板。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過在殼體周向均布多個(gè)撐靴，增加撐靴數(shù)量，使得撐靴與圍巖之間受力均勻分散，同時(shí)總的接觸面積大，穩(wěn)定性提高；各部件連接采用球形鉸接方式，受偏載影響小，千斤頂不易失穩(wěn)；采用連桿增力機(jī)構(gòu)，可增大撐靴與圍巖之間的壓力，從而達(dá)到提高掘進(jìn)機(jī)摩擦阻力和掘進(jìn)效率的目的。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是撐靴伸出時(shí)的狀態(tài)示意圖。

圖4是撐靴縮回時(shí)的狀態(tài)示意圖。

圖中1.殼體1-1.開口2.撐靴2-1.支撐部2-2.連接部3.千斤頂4.連桿4-1.主動(dòng)桿4-2.從動(dòng)桿5.固定座6.導(dǎo)向板

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在結(jié)合附圖和優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。

如圖1～圖4所示的一種小直徑全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)所用圓周撐靴裝置，用于盾構(gòu)掘進(jìn)作業(yè)時(shí)確保掘進(jìn)機(jī)穩(wěn)定支撐于圍巖四周，具有圓筒狀的殼體1，所述的殼體1周壁周向均布有十個(gè)可伸出或縮回殼體1外壁的撐靴2，殼體1內(nèi)安裝有對(duì)應(yīng)每個(gè)撐靴2的液壓式千斤頂3，每個(gè)千斤頂3由各自的液壓系統(tǒng)控制動(dòng)作。所述撐靴2與千斤頂3前端的活塞桿之間設(shè)置有具有增力效應(yīng)的連桿4，所述的連桿4兩端分別與撐靴2和千斤頂3的活塞桿球形鉸接，千斤頂3后部的固定端與固定在殼體1內(nèi)的固定塊通過球面滑動(dòng)軸承球形鉸接。

就具體結(jié)構(gòu)而言，所述的撐靴2包括一體結(jié)構(gòu)的支撐部2-1和連接部2-2，對(duì)應(yīng)撐靴2位置的殼體1周壁上開設(shè)有容置支撐部2-1伸縮的開口1-1，殼體1內(nèi)位于開口1-1兩側(cè)分別固定有引導(dǎo)撐靴2支撐部2-1伸縮的導(dǎo)向板6；所述的連桿4包括一體結(jié)構(gòu)呈l形相接的主動(dòng)桿4-1和從動(dòng)桿4-2，主動(dòng)桿4-1長(zhǎng)度大于從動(dòng)桿4-2長(zhǎng)度，以實(shí)現(xiàn)增力效果，主動(dòng)桿4-1前端與千斤頂3的活塞桿通過球面滑動(dòng)軸承球形鉸接，從動(dòng)桿4-2后端與撐靴2的連接部2-2通過球面滑動(dòng)軸承球形鉸接，主動(dòng)桿4-1后端和從動(dòng)桿4-2前端相接處(也就是連桿4拐角處)與固定在殼體1內(nèi)壁上的固定座5球形鉸接。

作業(yè)過程中，通過高壓液壓油作用，驅(qū)動(dòng)千斤頂3活塞桿伸出，千斤頂3的作用力經(jīng)鉸接處球面滑動(dòng)軸承傳遞到撐靴2上，由連桿4帶動(dòng)一起聯(lián)動(dòng)，在千斤頂3推動(dòng)下，撐靴2的支撐部2-1由導(dǎo)向板6輔助導(dǎo)向而從開口1-1中伸出殼體1四周壁，支撐于圍巖內(nèi)壁上，提供持續(xù)穩(wěn)定的正壓力，從而在掘進(jìn)機(jī)前行提供掘進(jìn)時(shí)作業(yè)所必需的摩擦阻力；作業(yè)完成后，千斤頂3活塞桿縮回，通過連桿4帶動(dòng)撐靴3縮回到殼體1內(nèi)。

上述撐靴2位于殼體周向分布數(shù)量不限于本實(shí)施例的十個(gè)，需根據(jù)具體施工的圍巖口徑及地質(zhì)條件調(diào)整確認(rèn)。同時(shí)每個(gè)撐靴2是有各自獨(dú)立的液壓系統(tǒng)控制，每個(gè)撐靴2可單獨(dú)動(dòng)作，也可與其他撐靴2實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，以滿足掘進(jìn)過程中掘進(jìn)機(jī)盾體與圍巖之間的間隙要求。

本發(fā)明適合于小直徑硬巖隧道的掘進(jìn)施工，其通過在殼體1周向均布多個(gè)撐靴2，增加撐靴2數(shù)量，使得撐靴2與圍巖之間受力均勻分散，單個(gè)撐靴2和整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸都得到減小，同時(shí)撐靴與圍巖間總的接觸面積大，穩(wěn)定性提高；各部件連接采用球形鉸接方式，受偏載影響小，千斤頂3不易失穩(wěn)；采用連桿4增力機(jī)構(gòu)推動(dòng)撐靴2伸縮，可增大撐靴2與圍巖之間的壓力，從而達(dá)到提高掘進(jìn)機(jī)摩擦阻力和掘進(jìn)效率的目的。

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種小直徑全斷面硬巖隧道掘進(jìn)機(jī)所用圓周撐靴裝置，用于盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)支撐于圍巖四周，具有圓筒狀的殼體，所述的殼體周壁均布有至少六個(gè)可伸出或縮回殼體外壁的撐靴，殼體內(nèi)安裝有對(duì)應(yīng)每個(gè)撐靴的液壓式千斤頂，所述撐靴與千斤頂活塞桿之間設(shè)置有具有增力效應(yīng)的連桿，所述的連桿兩端分別與撐靴和千斤頂?shù)幕钊麠U球形鉸接。本發(fā)明通過在殼體周向均布多個(gè)撐靴，增加撐靴數(shù)量，在減少系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸的前提下，使得撐靴與圍巖之間受力均勻分散，而總的接觸面積大，穩(wěn)定性提高；各部件連接采用球形鉸接方式，受偏載影響小，千斤頂不易失穩(wěn)；采用連桿增力機(jī)構(gòu)，可增大撐靴與圍巖之間的壓力，從而達(dá)到提高掘進(jìn)機(jī)摩擦阻力和掘進(jìn)效率的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：談海強(qiáng);李大鵬;楊啟雙;倪紹祥;黃超;曹磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇銳成機(jī)械有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.03.31
技術(shù)公布日：2017.07.07